RU2010870C1 - Method of thermal treatment of cutting tools made of high-speed steel - Google Patents

Method of thermal treatment of cutting tools made of high-speed steel Download PDF

Info

Publication number
RU2010870C1
RU2010870C1 SU4790444A RU2010870C1 RU 2010870 C1 RU2010870 C1 RU 2010870C1 SU 4790444 A SU4790444 A SU 4790444A RU 2010870 C1 RU2010870 C1 RU 2010870C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
carbide
carbonate
thermal treatment
tools
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Шматов
Л.Г. Ворошнин
Original Assignee
Шматов Александр Анатольевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шматов Александр Анатольевич filed Critical Шматов Александр Анатольевич
Priority to SU4790444 priority Critical patent/RU2010870C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2010870C1 publication Critical patent/RU2010870C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: novel method included two steps of thermal treatment. First, tools were many times heated to temperature of 610 C A1 and oil cooled, repeatedly heated and cooled within temperature range from melting point and temperature at which martensite transformations began. Tools were then finally hardened from temperature of last heating in thermal treatment and annealing. At the second stage of thermal treatment, tools were isothermally processed in chloride melt in which carbonate and carbide were additionally introduced. Barium or potassium carbonate was employed as above mentioned carbonate and silicon or potassium carbide was used as above carbide. Using disclosed method of thermal treatment gave rise to reduction of structural components, great structural homogeneity, and high degree of alloying of solid solution by chemical elements. EFFECT: substantially higher durability of wood-cutting tools. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к термообработке деревообрабатывающего инструмента, изготовленного преимущественно из прокованной быстрорежущей стали, и может быть использовано на деревообрабатывающих предприятиях местной промышленности. The invention relates to heat treatment of a woodworking tool made primarily of forged high-speed steel, and can be used in woodworking enterprises of local industry.

Известен способ термической обработки литой быстрорежущей стали, который включает предварительную и окончательную термическую обработку. Предварительную термическую обработку производят путем термоциклического нагрева до температуры на 20-50оС ниже температуры плавления и охлаждения до 800-850оС с изотермическими выдержками соответственно 5-12 и 10-25 с на мм сечения. Окончательную термическую обработку осуществляют путем закалки и отпуска по стандартным режимам, совмещая нагрев под закалку с последним нагревом до верхней температуры при термоциклировании. С целью обеспечения высокой обрабатываемости резанием заготовки охлаждение с нижней температуры термоциклирования производят до 700-750оС, выдерживают 4-8 ч и окончательно охлаждают (1).A known method of heat treatment of cast high speed steel, which includes preliminary and final heat treatment. Prebaked thermocyclic effected by heating to a temperature of 20-50 ° C below the melting temperature, cooling to 800-850 ° C with isothermal exposures 5-12 and 10-25 respectively with mm section. The final heat treatment is carried out by quenching and tempering according to standard conditions, combining quenching with the last heating to the upper temperature during thermal cycling. In order to ensure a high machinability preform cooling with lower temperature thermocycling to produce about 700-750 C, held 4-8 hours and finally cooled (1).

Применение указанного способа приводит к дроблению эвтектической карбидной сетки на отдельные карбидные частицы, к их сфероидизации, повышению прочности и теплостойкости литой быстрорежущей стали. The application of this method leads to crushing of the eutectic carbide network into individual carbide particles, to their spheroidization, increase the strength and heat resistance of cast high-speed steel.

Указанный способ отличается низкой износостойкостью деревообрабатывающего инструмента. The specified method is characterized by low wear resistance of a woodworking tool.

Это обусловлено прежде всего тем, что целью указанного способа является устранение сетки карбидной эвтектики, которая присуща только литой быстрорежущей стали, а для прокованной и отожженной быстрорежущей стали с уже раздробленной механическим путем карбидной сеткой известный способ просто не применим. This is due primarily to the fact that the purpose of this method is to eliminate the carbide eutectic net, which is inherent only in cast high-speed steel, and for the forged and annealed high-speed steel with a carbide mesh already mechanically crushed, the known method is simply not applicable.

Наиболее близким к предлагаемому является способ термической обработки режущего инструмента из быстрорежущей стали, включающий термоциклирование путем многократного нагрева до температуры на 60оС ниже температуры плавления и охлаждения до температур в интервале Мн - 660оС, окончательную закалку от температуры последнего нагрева при термоциклировании и отпуск, причем нагрев и охлаждение ведут в защитной среде из хлоридов (2).The closest to the proposed is a method of heat treatment of cutting tools of high speed steel, comprising temperature cycling by repeated heating to a temperature 60 ° C below the melting and cooling temperature to a temperature in the range of M n - 660 ° C, the final hardening of the latter the heating temperature during thermal cycling and tempering, and heating and cooling are carried out in a protective environment of chlorides (2).

Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости. The aim of the invention is to increase the operational stability.

Предлагаемый способ осуществляют проведением термоциклирования в два этапа: сначала путем многократного нагрева до температуры 610оС - А1 с последующим быстрым охлаждением в масле, затем путем многократного нагрева и охлаждения в интервале температур между температурой плавления и температурой начала мартенситных превращений, окончательной закалкой от температуры последнего нагрева при термоциклировании и отпуска. При этом изотермические выдержки на втором этапе термоциклирования осуществляют в расплаве из хлористых солей, в который дополнительно вводят карбонат и карбид при следующем соотношении компонентов, % : Карбид 4-10 Карбонат 2-10 Расплав хлористых солей 80-94
В качестве карбоната используют карбонат бария или карбонат калия, и в качестве карбида используют карбид кремния или карбид кальция.
The proposed method is carried out performing thermocycling in two stages: first by repeated heating to a temperature of 610 C - A 1, followed by rapid cooling in oil, followed by repeated heating and cooling in the temperature range between the melting temperature and the onset temperature of the martensitic transformation, the final quenching temperature last heating during thermal cycling and tempering. In this case, the isothermal extracts at the second stage of thermal cycling are carried out in a melt of chloride salts, to which carbonate and carbide are additionally introduced in the following ratio of components,%: Carbide 4-10 Carbonate 2-10 Melt of chloride salts 80-94
Barium carbonate or potassium carbonate is used as carbonate, and silicon carbide or calcium carbide is used as carbide.

При проведении предлагаемого способа термической обработки инструмента из быстрорежущей стали многократный нагрев с последующим охлаждением осуществляют как в соляных ваннах, так и в нагревательных печах. Причем, максимальная температура нагрева в нагревательной печи ограничивается рабочей температурой печи, которая, как правило, не превышает 1000-1100оС. Составы соляных и щелочных ванн, предназначенных для работы в широком диапазоне температур (160-1300оС), определены общепринятыми нормами.When carrying out the proposed method of heat treatment of tools made of high speed steel, multiple heating with subsequent cooling is carried out both in salt baths and in heating furnaces. Moreover, the maximum heating temperature in a heating furnace is limited by the operating temperature of the furnace, which, as a rule, does not exceed 1000-1100 о С. The compositions of salt and alkaline baths designed to operate in a wide temperature range (160-1300 о С) are determined by generally accepted standards .

Максимальные и минимальные значения скоростей нагрева и охлаждения при термоциклировании ограничены только возможностями нагревательных устройств (соляной ванны и печи). The maximum and minimum values of the heating and cooling speeds during thermal cycling are limited only by the capabilities of heating devices (salt bath and furnace).

При проведении термоциклирования на первом этапе (на стадии подогрева) оптимальное число циклов (повторений нагрева и охлаждения) не превышает двух- трех, поскольку последующее увеличение циклов ухудшает свойства стали. При проведении термоциклирования на втором этапе (на стадии закалки) оптимальное число циклов не превышает двух-трех и существенно упрощает процесс, поскольку последующее увеличение числа циклов не ведет к большому улучшению свойств. During thermal cycling at the first stage (at the heating stage), the optimal number of cycles (repetitions of heating and cooling) does not exceed two or three, since a subsequent increase in the cycles impairs the properties of the steel. During thermal cycling at the second stage (at the hardening stage), the optimal number of cycles does not exceed two or three and greatly simplifies the process, since a subsequent increase in the number of cycles does not lead to a large improvement in properties.

Применение предлагаемого способа требует, так же, как и при традиционной закалке, обязательного проведения двух- или трехкратного отпуска (540-560оС; 1 ч), для получения высокой прочности и вторичной твердости, снятия закалочных напряжений и превращения остаточного аустенита в мартенсит.Application of the proposed method requires, as well as in traditional tempering, compulsory carrying two or three times tempering (540-560 ° C; 1 hour) to obtain a high strength and a secondary hardness removal quenching stresses and residual austenite transformation to martensite.

Аналогично, как и при традиционной закалке, охлаждение в масле или в горячих средах (200-600оС) обеспечивает после отпуска одинаковые свойства (вязкость, прочность, износостойкость).Similarly, as with traditional quenching, cooling in oil or in hot environments (200-600 о С) provides after tempering the same properties (viscosity, strength, wear resistance).

Различие в износостойкости инструмента из быстрорежущей стали, обработанного по предлагаемой технологии, обусловлено, по-видимому, полнотой протекания всех выше названных процессов, улучшающих режущие свойства деревообрабатывающего инструмента. The difference in the wear resistance of a tool made of high-speed steel, processed according to the proposed technology, is apparently due to the completeness of all of the above processes that improve the cutting properties of a woodworking tool.

Предлагаемый способ распространяется на все стали, принадлежащие к классу быстрорежущих, с той лишь разницей, что для каждой марки быстрорежущей стали имеется своя оптимальная температура нагрева и охлаждения при термоциклировании. The proposed method applies to all steels belonging to the class of high-speed, with the only difference being that for each brand of high-speed steel there is its own optimum temperature for heating and cooling during thermal cycling.

П р и м е р. Термообработку быстрорежущей стали Р18, согласно известному и предлагаемому способу, осуществляли как в ваннах-печах, так и камерных печах. PRI me R. Heat treatment of high-speed steel P18, according to the known and proposed method, was carried out both in bath-furnaces and chamber furnaces.

Эксплуатационную стойкость инструмента оценивали по результатам производственных испытаний фрез размером 80х60х80 мм из стали Р18 при фрезеровании мелких шипов для соединения деревянных деталей корпуса пианино. Условия фрезерования: скорость резания 43 м/с, подача 20 м/мин, глубина резания 5 мм. О стойкости деревообрабатывающего инструмента судили по количеству погонных метров древесины до первой переточки фрезы, а повышение стойкости оценивали по соотношению длин погонных метров древесины до затупления фрезы, обработанной известным и предлагаемым способами. The operational durability of the instrument was evaluated by the results of production tests of milling cutters of size 80x60x80 mm made of P18 steel when milling small spikes for joining the wooden parts of the piano case. Milling conditions: cutting speed 43 m / s, feed 20 m / min, cutting depth 5 mm. The durability of the woodworking tool was judged by the number of linear meters of wood before the first regrind of the cutter, and the increase in resistance was evaluated by the ratio of the lengths of linear meters of wood to the blunting of the cutter processed by the known and proposed methods.

Для повторяемости результатов одного и того же режима термообработки испытывали не менее трех фрез. For repeatability of the results of the same heat treatment mode, at least three cutters were tested.

Термообработку фрез из стали Р18 по предлагаемому способу осуществляли следующим образом. Heat treatment of mills made of steel P18 according to the proposed method was carried out as follows.

Фрезы из стали Р18 просушивали в электропечи при температуре 300оС и после этого подвергали термоциклированию сначала на стадии подогрева путем многократного нагрева в соляной ванне, имеющей температуру между 610 и 810оС, т. е. ниже А1, с последующим охлаждением в масле. Затем фрезы подвергали термоциклированию на стадии закалки путем последовательного помещения в высокотемпературную соляную ванну, имеющую температуру 1240-1310оС, т. е. ниже Тпл., и в низкотемпературную ванну, имеющую температуру 130-1160оС, т. е. выше Мн. Для данной стали Р18 температура плавления Тпл = 1310оС, температура начала мартенситных превращений Мн = 130оС, температура полиморфного превращения А1 = = 810оС. Последний нагрев при термоциклировании совмещали с нагревом под закалку, после чего инструмент охлаждали в закалочной среде и подвергали трехкратному отпуску.Steel mills R18 dried in an electric furnace at 300 ° C and then subjected to thermal cycling first step of heating by repeated heating in a salt bath having a temperature between 610 and 810 o C, t. E. Below the A 1, followed by cooling in oil . Then cutter subjected to thermocycling hardening step by successive spaces in high-salt bath having a temperature of 1240-1310 o C, t. E. Below the Tm. , and in a low-temperature bath having a temperature of 130-1160 about With, that is, above M n . For R18 the steel melting temperature T m = 1310 ° C, the martensite start temperature M s = 130 ° C, the polymorphic transformation temperature A 1 = 810 C. Last heating during thermal cycling combined with heating for quenching, and then cooled in the tool quenching medium and subjected to triple tempering.

Термоциклирование на первой стадии при нагреве ниже А1 осуществляли в одной соляной ванне. Термоциклирование на второй стадии в интервале температур между Мн и Тпл осуществляли в двух соляных ваннах, причем низкотемпературная ванна с температурой ниже А1 может быть использована на обоих стадиях термоциклирования одна и та же, что упрощает процесс.Thermal cycling in the first stage when heated below A 1 was carried out in one salt bath. Thermal cycling in the second stage in the temperature range between M n and T pl was carried out in two salt baths, and the low-temperature bath with a temperature below A 1 can be used at both stages of thermal cycling, which simplifies the process.

Для проведения многократного нагрева и охлаждения на второй стадии термоциклирования использовали специальную защитную среду, добавляя карбид и карбонат в расплав из хлористых солей, в частности, при температурах выше 950оС - в ванну на основе BaCl2, в интервале температур 800-950оС - в ванну на основе NaCl, при температурах 515 - 800оС - в ванну на основе 30% BaCl2 + NaCl + 50% CaCl2. Для многократного охлаждения в интервале температур 260-540оС использовали щелочную ванну, состоящую из 50% КОН, 50% NaOH, в интервале температур 160-280оС использовали щелочную ванну, состоящую из 80% КОН и 20% NaOH, ниже 160оС использовали подогретое масло цилиндровое марки 52.To carry out repeated heating and cooling in the second stage of thermal cycling using special protective medium and adding carbide carbonate to the melt of chloride salts, in particular at temperatures above 950 ° C - in a bath on the basis of BaCl 2, in the temperature range of 800-950 C. - into a bath based on NaCl, at temperatures 515 - 800 о С - into a bath based on 30% BaCl 2 + NaCl + 50% CaCl 2 . For multiple cooling in the temperature interval 260-540 C. using an alkaline bath consisting of 50% KOH, 50% NaOH, the temperature interval 160-280 C. using an alkaline bath consisting of 80% KOH and 20% NaOH, below about 160 C used heated oil cylinder grade 52.

Использование селитровых ванн для охлаждения нежелательно, так как перенос в высокотемпературную ванну инструмента с остатками селитры может вызвать взрыв. The use of saltpeter baths for cooling is undesirable, since transferring a tool with nitrate residues to a high-temperature bathtub may cause an explosion.

Время выдержки при многократном нагреве и охлаждении инструмента точно соблюдали в соответствии с общепринятыми нормами. The holding time during repeated heating and cooling of the tool was precisely observed in accordance with generally accepted standards.

Результаты исследования износостойкости фрез приведены в табл. 1 и 2. The results of the study of the wear resistance of the cutters are given in table. 1 and 2.

Из приведенных данных следует, что использование предлагаемого способа термической обработки деревообрабатывающего инструмента из быстрорежущей стали позволяет по сравнению с известным повысить его эксплуатационную стойкость в 1,1-2,1 раза. From the above data it follows that the use of the proposed method of heat treatment of woodworking tools made of high speed steel allows, in comparison with the known, to increase its operational resistance by 1.1-2.1 times.

Марка стали фрезы - Р18. Термообработка: термоциклирование + закалка + отпуск (560оС, 1 ч, 2 раза). Условия резания: скорость 43 м/с, подача 20 м/мин, глубина 5 мм, обрабатываемый материал - древеси Марка стали фрезы - Р18.Steel grade cutters - P18. Heat treatment: thermal cycling + hardening + tempering (560 о С, 1 h, 2 times). Cutting conditions: speed 43 m / s, feed 20 m / min, depth 5 mm, the processed material is wood Grade of the steel of the cutter is P18.

Термообработка: I термоциклирование (710оС 20оС, 2 цикла, охлаждение в масле) + II термоциклирование, совмещенное с закалкой (1260оС 1110оС, 2 цикла, закалка в масле) + отпуск (560оС, 1 ч, 2 раза).Heat treatment: I thermal cycling (710 о С 20 о С, 2 cycles, oil cooling) + II thermal cycling combined with quenching (1260 о С 1110 о С, 2 cycles, oil quenching) + tempering (560 о С, 1 h , 2 times).

Условия резания: скорость 43 м/с, подача 20 м/мин, глубина 5 мм, обрабатываемый материал - древесина. Состав специальной защитной среды: на. 87% расплава из хлористых солей + 6% BaCO3 + 7% CaC2. (56) Авторское свидетельство СССР N 1014938, кл. C 21 D 9/22, 1983.Cutting conditions: speed 43 m / s, feed 20 m / min, depth 5 mm, the processed material is wood. Composition of a special protective environment: on. 87% of the melt from chloride salts + 6% BaCO 3 + 7% CaC 2 . (56) Copyright certificate of the USSR N 1014938, cl. C 21 D 9/22, 1983.

Авторское свидетельство СССР
N кл. C 21 D 9/22, 1989, непублик.
USSR copyright certificate
N cl. C 21 D 9/22, 1989, non-public.

Claims (1)

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ, включающий термоциклическую обработку в интервале между температурой плавления и температурой мартенситного превращения с изотермическими выдержками в защитной среде, содержащей расплав хлористых солей, закалку с температуры последнего нагрева при термоциклировании и отпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости, проводят предварительное термоциклирование с нагревом в области температур 610 - A1 и охлаждением в масле, а изотермические выдержки проводят в защитной среде, дополнительно содержащей карбонат и карбид при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Карбид 4 - 10
Карбонат 2 - 10
Расплав хлористых солей 80 - 94
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве карбида используют карбид кремния или карбид кальция, а в качестве карбоната используют карбонат бария или карбонат калия.
1. METHOD FOR THERMAL TREATMENT OF CUTTING TOOLS FROM QUICK CUT STEEL, including thermocyclic treatment in the interval between the melting temperature and the temperature of martensitic transformation with isothermal holdings in a protective medium containing molten chloride salts, quenching from the temperature of the last heating, which is heated, in order to increase operational stability, thermal cycling is performed prior to the heating in the temperature range 610 - a 1 and cooled in oil, and isothermal RP G Exposure is carried out in a protective environment, further comprising a carbonate, and carbide in the following ratio, wt. %:
Carbide 4-10
Carbonate 2 - 10
Melt of chloride salts 80 - 94
2. The method according to p. 1, characterized in that silicon carbide or calcium carbide is used as carbide, and barium carbonate or potassium carbonate is used as carbonate.
SU4790444 1990-02-21 1990-02-21 Method of thermal treatment of cutting tools made of high-speed steel RU2010870C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4790444 RU2010870C1 (en) 1990-02-21 1990-02-21 Method of thermal treatment of cutting tools made of high-speed steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4790444 RU2010870C1 (en) 1990-02-21 1990-02-21 Method of thermal treatment of cutting tools made of high-speed steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2010870C1 true RU2010870C1 (en) 1994-04-15

Family

ID=21495724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4790444 RU2010870C1 (en) 1990-02-21 1990-02-21 Method of thermal treatment of cutting tools made of high-speed steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2010870C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563382C1 (en) * 2013-09-09 2015-09-20 Александр Анатольевич Шматов Production of small-size cutting tools from high-speed steel

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563382C1 (en) * 2013-09-09 2015-09-20 Александр Анатольевич Шматов Production of small-size cutting tools from high-speed steel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4457789A (en) Process for annealing steels
RU2010870C1 (en) Method of thermal treatment of cutting tools made of high-speed steel
SU1238890A1 (en) Method of heat treatment of sintered hard alloy
US2875109A (en) Method for the isothermal treatment of alloys after casting
CN105925773A (en) Heat treatment method for steel
RU2563382C1 (en) Production of small-size cutting tools from high-speed steel
SU1014938A1 (en) Method for heat treating cast high-speed steel
SU1488323A1 (en) Method of heat treatment of articles
SU779412A1 (en) Method of isothermal annealing of alloy steel billets
US2364893A (en) Process for heat treating steel
SU432212A1 (en) METHOD OF THERMAL TREATMENT OF LARGE-SIZE PRODUCTS FROM STEELS OF MARTENIETIC AND MARTENSITO-FERRITE CLASSES
SU954449A1 (en) Method for making large-size billets of steels
SU933750A1 (en) Method for heat treating tools from high-speed steel
SU711130A1 (en) Method of tool thermal treatment
SU834157A1 (en) Method of thermal treatment of work
SU1693087A1 (en) Method of heat treatment of steels
SU538037A1 (en) The method of heat treatment of maraging steel
SU1157093A1 (en) Method of heat-treatment of high-speed steel components
SU771173A1 (en) Method of stamp steel treatment
SU863674A1 (en) Method of thermal treatment of billets
SU1504270A1 (en) Method of producing articles of steel and alloys
SU850703A1 (en) Method of treatment of cast high-speed steel cutting tool
SU1534073A1 (en) Method of heat treatment of tool of high-speed steel
SU933752A1 (en) Method for complex treatment of tools from high-speed steel
RU1837079C (en) Method of heat treatment for cutting tool of high-speed steel